H2: plasmiden en mobiele DNA-
elementen
Plasmiden
Definitie: Zelfreplicerende, dubbelstrengige, circulaire DNA-moleculen die als
extrachromosomale elementen naast het bacteriële chromosoom voorkomen. Ook
gisten kunnen plasmiden dragen.
Grootte: Variabel van 1 kb tot >1.000 kb
Replicatie
Plasmiden hebben een eigen replicatie-oorsprong (oriV) → repliceren autonoom
Replicatie gebeurt meestal bi-directioneel via een theta-intermediair, soms uni-
directioneel.
Replicatie-eiwitten:
o Cis-acting: gecodeerd door plasmide zelf
o Trans-acting: gecodeerd door gastheerchromosoom
Kopieaantal & controle
Stringent control plasmiden:
o Replicatie gekoppeld aan chromosomale replicatie
o Laag kopieaantal: 1–3 per cel (single/laag-copy)
Relaxed control plasmiden:
o Replicatie onafhankelijk van chromosoom replicatie
o Hoog kopieaantal: 10–30 per cel (multiple/high-copy)
Kopieaantal wordt gereguleerd door plasmidegenen
Gastheerspecificiteit
Breed gastheer-spectrum plasmiden:
o Minder specifieke Ori → repliceren in veel bacteriesoorten
Eng gastheer-spectrum plasmiden:
o Zeer specifieke Ori → overleven beperkt tot enkele soorten
Specificiteit hangt af van eiwitten die Ori herkennen
Incompatibiliteitsgroepen
30 groepen (Inc-genotype)
Plasmiden van dezelfde groep kunnen niet samen in één cel → competitie om
replicatie-eiwitten, want ze gebruiken dezelfde replicatiemechanismen en
regulatie (gastheercel kan het kopie-aantal van deze plasmiden niet afzonderlijk
regelen)
o Gevolg:
Instabiliteit in de cel
Het plasmide dat sneller repliceert of een voordeelgen draagt, blijft
behouden
Het minst interessante plasmide verdwijnt geleidelijk uit de
populatie (beide soorten plasmide wordt als één zelfde soort
beschouwt)
Plasmiden van verschillende groepen kunnen co-existeren in dezelfde gastheercel
Extra genen
7
, Veel plasmiden dragen fenotypisch herkenbare genen (bv. resistentie)
Sommige plasmiden hebben geen functionele genen → cryptische plasmiden
Voorbeeld: zie cursus
De F-plasmiden
Grootte: Ongeveer 100 kb
Replicatie:
o Originele replicatiesprong met specifieke sequenties en genen.
o Gebruikt bacterieel DNA-polymerase tijdens celdeling en groei.
o Één kopie per bacteriële cel.
Functie: Worden ook sex- of fertility factors genoemd
Conjugatie (Zelfoverdracht)
F-plasmiden kunnen een kopie overdragen naar andere bacteriële cellen via
conjugatie
Voorwaarden:
o Donor en acceptor moeten nauw verwant zijn (anders endonucleasen van
het restrictiesysteem → DNA-afbraak)
Terminologie:
o Donorcel: F⁺ (mannelijk)
o Acceptorcel: F⁻ (vrouwelijk)
Proces conjugatie (mating – paring):
o Vereist cel-tot-cel contact via sex-pilus
o Replicatie via rolling-circle mechanisme: acceptor cel verkrijgt een kopij
van het F-plasmide
o Na overdracht: donor blijft F⁺, acceptor wordt F⁺
Conjugeerbare plasmiden
Sommige plasmiden zijn niet-conjugatief, maar kunnen mobiliseerbaar worden
door genen van een conjugatief plasmide
Dit versnelt verspreiding van plasmiden in een populatie
Curing (verdwijnen van plasmiden)
Plasmiden kunnen verdwijnen uit een populatie door (en zullen niet meer
vermenigvuldigen:
o Geen selectiedruk (omgeving legt geen voordeel op)
o Chemische agentia die plasmideverlies stimuleren
Vorming van Hfr cellen
Integratie van F-plasmide:
Soms integreert een F-plasmide in het bacteriële chromosoom via homologe
recombinatie (crossing-over op homologe sequenties)
Episomen:
episomen = F-plasmiden opgenomen in het bacterieel chromosoom. Ze repliceren
synchroon met het bacteriële chromosoom en worden stabiel doorgegeven aan
dochtercellen.
Hfr-cellen:
Bacteriën met een geïntegreerde F-factor heten Hfr (High frequency of
recombination) cellen, omdat ze een hoge recombinatiefrequentie vertonen.
8
elementen
Plasmiden
Definitie: Zelfreplicerende, dubbelstrengige, circulaire DNA-moleculen die als
extrachromosomale elementen naast het bacteriële chromosoom voorkomen. Ook
gisten kunnen plasmiden dragen.
Grootte: Variabel van 1 kb tot >1.000 kb
Replicatie
Plasmiden hebben een eigen replicatie-oorsprong (oriV) → repliceren autonoom
Replicatie gebeurt meestal bi-directioneel via een theta-intermediair, soms uni-
directioneel.
Replicatie-eiwitten:
o Cis-acting: gecodeerd door plasmide zelf
o Trans-acting: gecodeerd door gastheerchromosoom
Kopieaantal & controle
Stringent control plasmiden:
o Replicatie gekoppeld aan chromosomale replicatie
o Laag kopieaantal: 1–3 per cel (single/laag-copy)
Relaxed control plasmiden:
o Replicatie onafhankelijk van chromosoom replicatie
o Hoog kopieaantal: 10–30 per cel (multiple/high-copy)
Kopieaantal wordt gereguleerd door plasmidegenen
Gastheerspecificiteit
Breed gastheer-spectrum plasmiden:
o Minder specifieke Ori → repliceren in veel bacteriesoorten
Eng gastheer-spectrum plasmiden:
o Zeer specifieke Ori → overleven beperkt tot enkele soorten
Specificiteit hangt af van eiwitten die Ori herkennen
Incompatibiliteitsgroepen
30 groepen (Inc-genotype)
Plasmiden van dezelfde groep kunnen niet samen in één cel → competitie om
replicatie-eiwitten, want ze gebruiken dezelfde replicatiemechanismen en
regulatie (gastheercel kan het kopie-aantal van deze plasmiden niet afzonderlijk
regelen)
o Gevolg:
Instabiliteit in de cel
Het plasmide dat sneller repliceert of een voordeelgen draagt, blijft
behouden
Het minst interessante plasmide verdwijnt geleidelijk uit de
populatie (beide soorten plasmide wordt als één zelfde soort
beschouwt)
Plasmiden van verschillende groepen kunnen co-existeren in dezelfde gastheercel
Extra genen
7
, Veel plasmiden dragen fenotypisch herkenbare genen (bv. resistentie)
Sommige plasmiden hebben geen functionele genen → cryptische plasmiden
Voorbeeld: zie cursus
De F-plasmiden
Grootte: Ongeveer 100 kb
Replicatie:
o Originele replicatiesprong met specifieke sequenties en genen.
o Gebruikt bacterieel DNA-polymerase tijdens celdeling en groei.
o Één kopie per bacteriële cel.
Functie: Worden ook sex- of fertility factors genoemd
Conjugatie (Zelfoverdracht)
F-plasmiden kunnen een kopie overdragen naar andere bacteriële cellen via
conjugatie
Voorwaarden:
o Donor en acceptor moeten nauw verwant zijn (anders endonucleasen van
het restrictiesysteem → DNA-afbraak)
Terminologie:
o Donorcel: F⁺ (mannelijk)
o Acceptorcel: F⁻ (vrouwelijk)
Proces conjugatie (mating – paring):
o Vereist cel-tot-cel contact via sex-pilus
o Replicatie via rolling-circle mechanisme: acceptor cel verkrijgt een kopij
van het F-plasmide
o Na overdracht: donor blijft F⁺, acceptor wordt F⁺
Conjugeerbare plasmiden
Sommige plasmiden zijn niet-conjugatief, maar kunnen mobiliseerbaar worden
door genen van een conjugatief plasmide
Dit versnelt verspreiding van plasmiden in een populatie
Curing (verdwijnen van plasmiden)
Plasmiden kunnen verdwijnen uit een populatie door (en zullen niet meer
vermenigvuldigen:
o Geen selectiedruk (omgeving legt geen voordeel op)
o Chemische agentia die plasmideverlies stimuleren
Vorming van Hfr cellen
Integratie van F-plasmide:
Soms integreert een F-plasmide in het bacteriële chromosoom via homologe
recombinatie (crossing-over op homologe sequenties)
Episomen:
episomen = F-plasmiden opgenomen in het bacterieel chromosoom. Ze repliceren
synchroon met het bacteriële chromosoom en worden stabiel doorgegeven aan
dochtercellen.
Hfr-cellen:
Bacteriën met een geïntegreerde F-factor heten Hfr (High frequency of
recombination) cellen, omdat ze een hoge recombinatiefrequentie vertonen.
8
